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鋁材料在航空工業的運用范文

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鋁材料在航空工業的運用

加鋁是全球領先的材料公司,能夠生產高質量的產品并服務于全球廣大地域。具有開采鋁土礦、氧化鋁生產、原生金屬冶煉、發電、鋁加工和專用包袋生產等的世界一流技術。目前,加鋁通過其擁有的430套設備、研發中心以及上百個共同體,為廣大客戶服務。加鋁年生產銷售總收入共236億美元;在全球61個國家和地域共有58000雇員;公司下屬4個工業部門:鋁土礦和氧化鋁部、原生金屬部,工程產品部和包裝部。總部設在加拿大的蒙特利爾市。加鋁工程產品業務部是重要的鋁加工材、復合材料和其他減重材料的全球市場的供應商。業務部由資源、工藝、鋁加工和半加工及復合材料四大板塊組成。業務公司服務于常用的市場,包括航空航天、汽車、大型交通工具、海洋、建筑、電器、飲料罐包裝和其他專業部門。

加鋁是歐洲航空工業高附加值的首要供應商,也是全球第二大供應商。加鋁工程產品部年生產銷售收入為71億美元;在32個國家和地域共有15000個雇員;共設航空交通工業部、軋制產品、復合材料、工程化和汽車解決方案研究部、擠壓產品和專用薄板等9個業務部門。總部設在法國巴黎。加鋁主要的航空工業專業企業鋁始終是新一代飛機和空間運載火箭的關鍵部件。通過創新型技術,包括生產鋁鋰和其他新型先進的合金,加鋁能夠提供所有航空涉及的產品,滿足航空工業的需求。分布在各國的專業企業及其產品為:法國Issoire廠和美國Ravenswood廠軋制生產的厚板和薄板;法國Carquefou廠,Issoire廠和Montreuil-Juigne廠生產的硬合金擠壓型材;法國Ussel廠生產的精確砂模鋁鑄件;法國Issoire廠、Montreuil-Juigne廠和Sabart廠以及美國Ravenswood廠生產的鍛件。這些產品廣泛用于全球飛機制造和空間運載火箭制造。為了提供解決方案,滿足市場要求,加鋁航空加快創新設計和提高附加值的戰略,緊緊圍繞合作伙伴——客戶開展工作。

加鋁的產品范圍廣并有良好的工藝訣竅,例如,摩擦攪拌焊。加鋁航空能夠為制造商提供飛機所有部件的最佳解決方案,包括機頭至機尾,機翼端至機翼端的每一部件。加鋁的技術隊伍專業知識強,市場銷售隊伍龐大,可支持客戶開發出最好的解決方案來滿足特殊的需求,包括開發新合金(例如鋁鋰合金)、切成型、機加工產品,以及物流倉儲和再生利用。

軋制厚板和薄板在航空工業的應用

民用和軍用飛機的設計不斷提高了大型厚板和加厚厚板的應用。加鋁Issoire和Ravenswood厚板軋制廠是具有能夠為滿足這些要求并提供產品的唯一一家公司。所用板材最大長度達到38米,寬度達到3.8米,能夠加工和提供大型成型板和預機加工機翼板,同時,最大厚度達到254毫米,能夠生產專門適用于翼梁和翼助的寬厚板。為更加有效地滿足客戶的需求,加鋁航空近年來開發出新型厚板合金7040、7140、7449、7056、2027、2024A和鋁-鋰合金2050、2297和2195。薄板典型用于機身板和輔助結構件(前緣和后緣)的蒙皮,以及表面控制彎曲肋板或門框。加鋁Issoire廠生產各種專用薄板合金,例如,滿足AMS-QQA或EN規范的標準合金和新型薄板合金有6056、6156、鋁鋰合金2098和2198。根據客戶的需求,可以提供能解決大多數方案的裸板和復合板。

擠壓產品的生產及其應用

加鋁航空有3個擠壓廠,即Carqtiefu廠、Issoire廠和Montreuil-Juigne廠,提供硬合金和半硬合金范圍的產品。

1.可生產著陸齒輪或液壓分配器用的10-305毫米的擠壓棒。加鋁航空能夠提供圓棒、方棒、扁平棒,型材品種有1000多個;

2.擠壓型材:加鋁有7臺擠壓機,擠壓密度為0.1千克/米至30千克/米,長度達22米;

3.可生產外徑2-160毫米,壁厚0.2-30毫米的擠壓管和擠壓拉制管。

盡管能夠供應絕大多數標準合金和狀態的擠壓型材,加鋁也開發了新型合金,包括:

1.高強彎助和座位導軌的7349合金(T6511或T7511狀態);

2.可焊合金,這種合金可用于6056和6456板;

3.2196鋁鋰合金。該合金強度和彈性模量高,但密度低,主要用于地板梁、座位導軌、焊接應用和機翼衍條;

4.用于高強機翼的7449合金,狀態為T79511或T6511;

5.比2024覆層合金的強度損傷容限高的2027合金。

精密砂模鑄件

當前,設計者不斷希望在一個部件整合多個功能。精密砂模鑄件使這種想法成為現實。加鋁航空擁有這一重要的工藝技術。加鋁Ussel廠是歐洲鋁精密砂模鑄件領先者,并通過以下方面為航空工業服務:

1.在內部復雜結構方面(澆鑄通道)和4米或13英尺長的大型鑄件方面,具有高水平的專業技術;

2.ALUSAND合金具有獨特性能(疲勞性能和耐熱性能);

3.應用3D設計,提出應力和FEA計算澆鑄和冷凝模擬,以及在全球基地試制模型;

4.下游生產線完整:3D精整(拋光),全部機加工和表面處理;

鍛件坯料生產

澆鑄擠壓錠和大板錠,主要在Issoire廠、Montreuil-Juigne廠和Ravenswood廠生產,提供的擠壓錠直徑可達860毫米,長度可達5米;同時大板錠的厚度可達470毫米,寬度達1.4米,長度達4米。這些大板錠可以通過鍛壓、模鍛、環軋和機加工成型。

鋁鋰合金及其應用

鋁鋰合金比2xxx和7xxx系覆合鋁合金具有明顯的優勢,例如:

密度低——鋰含量的每一百分數會導致密度減少約5%;

模量高——鋰含量的每一百分數會導致模量增加7%;

明顯改進抗腐蝕性。

在多數情況下,鋁鋰合金能夠用于直接替代覆合合金并不會重新設計,至少存在密度低的益處。另外,鋁鋰合金的應用與焊接和粘接有關,能夠提供成本效益方法和提高“采購質量(重量)與飛機質量(重量)”(buy-to-fly)的比。

由于知識的積累和不斷的研發,加鋁航空在鋁鋰合金市場已成為領先者。像2297合金或Weldalite家族產品的2098和2195合金,都可以在加鋁航空進行批量工業生產。

為支持鋁鋰合金的開發,加鋁在加拿大Dubuc已投資了完全自主的鋁鋰合金鑄造廠。這個工廠目前完全生產工業錠和擠壓錠,準備進一步加工成厚板、薄板和各種尺寸的擠壓型材。下表給出了新開發合金的應用目標:加鋁機加工能夠增加厚板的附加值加鋁Issoire厚板車間不僅生產規則軋制產品,而且其機加工中心具備機加工大型、復雜的單一整體部件。當前,加鋁加工的每噸矩形厚板僅有100千克成為成品部件裝上飛機。從厚板至最終飛機部件加工完成,約除去90%的金屬,除去的材料(大塊料或碎屑)足以在再生產中再生利用。單位:

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